四川大学李向锋获国家专利权
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龙图腾网获悉四川大学申请的专利一种基于拓扑优化的高力学匹配度修复体的制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117886597B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410014872.7,技术领域涉及:C04B35/447;该发明授权一种基于拓扑优化的高力学匹配度修复体的制备方法是由李向锋;刘莆莘;肖玉梅;万其文;黄飞扬;雷渊茗;方浩铭;朱向东;张兴栋设计研发完成,并于2024-01-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于拓扑优化的高力学匹配度修复体的制备方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于拓扑优化的高力学匹配度修复体的制备方法,包括以目标区域扫描CT数据重建骨缺损模型,并对模型进行光滑处理;进行修复体轮廓构建;通过拓扑优化确定修复体孔隙率分布,得到修复体不同密度范围的区域;按照所需生物学性能和力学性能,用具有不同孔径、孔隙率的随机微孔结构替换步骤3中不同密度范围的区域得到与缺损处力学环境相匹配的修复体模型;打印修复体胚体并进行脱脂、烧结工艺得到修复体。本发明通过拓扑优化实现修复体内部微孔的最佳分布,在修复体中依据拓扑优化结果分区设计具有自然过渡的随机微孔结构,使修复体应力分布更均匀,以满足多修复体在骨修复中的力学和生物学需求。
本发明授权一种基于拓扑优化的高力学匹配度修复体的制备方法在权利要求书中公布了:1.一种基于拓扑优化的高力学匹配度修复体的制备方法,其特征在于,包括: 步骤1、以目标区域扫描CT数据重建骨缺损模型,并对模型进行光滑处理; 步骤2、通过镜像法构建修复体轮廓; 步骤3、通过拓扑优化确定修复体内部材料分布,得到修复体具有不同密度范围的区域; 步骤4、按照所需生物学性能和力学性能,用具有不同孔径、孔隙率的全连接随机微孔结构替换步骤3中不同密度范围的区域得到与缺损处力学环境相匹配的修复体模型; 在三维建模软件中创建均匀分布的正方体阵列,正方体之间的间隔等于正方体的边长; 将正方体阵列与步骤3中划分得到的不同密度范围的区域进行布尔交运算,得到具有修复体外形的正方体阵列; 将所有正方体阵列导入到软件中转换为点云格式;将点云文件导入到编程程序中自行编写程序读取文件信息并去除文件中非正方形顶点的点,然后在剩下的点的基础上按照其所属密度区域给定参数随机生成球型孔;其给定的参数为球型孔孔径、球型孔之间最小间距、球型孔分布密度,生成过程中球型孔进行相交检测,保证球型孔不会相交; 按照给定参数创建贯通孔连接球型孔;其给定参数为贯通孔孔径、球型孔连接其它球型孔的数量,连接原则为就近连接; 将生成的球型孔和贯通孔的数据导入到COMSOLMultiphysics6.1withMATLAB,并按照数据在COMSOL中创建球型孔和随机孔; 将原始的致密修复体与球型孔和贯通孔进行布尔差运算即得到具有高力学匹配度的修复体模型;该模型不同区域的圆孔通过连接孔连接则无需额外设计不同孔隙率区域之间的过渡结构,孔分布符合载荷分布情况,具有更高的力学匹配度区域的圆孔通过连接孔连接则无需额外设计不同孔隙率区域之间的过渡结构; 步骤5、打印修复体胚体并进行脱脂、烧结工艺得到修复体。
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